(57)【要約】【課題】高速で駆動しても、転動体すくい上げ部の根元部への損傷が生じにくく、耐久性に優れた直動装置を提供する。【解決手段】転動体すくい上げ部１７の根元部に、円弧状に湾曲したＲ部３０を形成している。このＲ部３０は、湾曲面２０が延在する方向に単一の曲率半径Ｒで円弧状に湾曲しており、破線で示す転動体すくい上げ部１７を設けたときに生じた切り込み部２８を削り取っている。そして、このＲ部は、厚さ方向に平坦な周面を設けることで肉厚が厚くなっている。また、転動体３の直径をＤ、Ｒ部３０の曲率半径をＲDとすると、両者の比は、ＲD／Ｄ≧０．０５に設定されている。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に転動体軌道面を設けた案内部材と、前記案内部材の転動体軌道面に対向する転動体軌道面を有し、前記両転動体軌道面の間に形成される転動体転動路内に配設された複数の転動体の転動を介して軸方向に移動可能に前記案内部材に支持された可動部材と、前記転動体を前記転動体転動路の終点から始点へ送って前記転動体を循環させる転動体戻し路と、前記転動体転動路の終点位置に対向するように前記可動部材から膨出している膨出部に設けられており、前記転動体転動路の終点に位置する前記転動体を前記転動体戻し路内に案内する転動体すくい上げ部と、を備える直動装置において、
前記転動体すくい上げ部の根元部に、当該根元部に形成されている切り込み部を削除して円弧形状に湾曲したＲ部を設けたことを特徴とする直動装置。
【請求項２】
前記Ｒ部の内周は、厚さ方向に平坦な面形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の直動装置。
【請求項３】
前記Ｒ部の内周は、厚さ方向に凸状に湾曲した曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の直動装置。
【請求項４】
前記Ｒ部は、曲率半径が異なる複数の円弧形状が連続して湾曲した形状とし、前記Ｒ部を形成する前の前記根元部の厚さの薄い位置に、曲率半径の大きな円弧形状の第１Ｒ部を形成し、前記Ｒ部を形成する前の前記根元部の厚さの厚い位置に、曲率半径の小さな円弧形状の第２Ｒ部を形成することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の直動装置。
【請求項５】
前記Ｒ部を、前記転動体すくい上げ部の根元部の前記可動部材から離れた位置で、且つ、前記転動体戻し路の底に達しない位置に形成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の直動装置。
【請求項６】
前記転動体の直径をＤ、前記Ｒ部の曲率半径をＲDとしたとき、両者の比を、ＲD／Ｄ≧０．０５に設定したことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の直動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直動案内装置，ボールねじ，一軸アクチュエータ等のような直動装置に係り、特に、耐久性に優れた直動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の直動案内装置として、例えば特許文献１に記載されている装置が知られている。この直動案内装置は、図１０に示すように、案内レール１上に、門型形状のスライダ２が移動可能に組み付けられている。この案内レール１の上面と側面１ａとが交差する稜線部には、軸方向に延びる略１／４円弧形状の凹溝からなる転動体転動溝１０が形成されている。また、案内レール１の両側面１ａの中間位置にも、軸方向に延びる断面ほぼ半円形の凹溝からなる転動体転動溝１０が形成されている。
【０００３】
スライダ２は、スライダ２の本体をなすベアリングブロック２Ａと、その軸方向両端部に着脱可能に取り付けられた門型形状のエンドキャップ２Ｂとで構成されており、さらに、スライダ２の両端部（各エンドキャップ２Ｂの端面）には、案内レール１とスライダ２との間の隙間の開口をシールするサイドシール５がそれぞれ装着されている。
図１１に示すように、ベアリングブロック２Ａの両袖部６の内側面の角部には、案内レール１の転動体転動溝１０に対向する断面ほぼ半円形の転動体転動溝１１が形成され、両袖部６の内側面の中央部には、案内レール１の転動体転動溝１０に対向する断面ほぼ半円形の転動体転動溝１１が形成されている。
【０００４】
そして、案内レール１の転動体転動溝１０とベアリングブロック２Ａの両袖部６の転動体転動溝１１とで４箇所の転動体転動路１４が形成されており、これらの転動体転動路１４は軸方向に延びている。また、スライダ２は、ベアリングブロック２Ａの袖部６の肉厚部分の上部及び下部に、転動体転動路１４と平行に軸方向に貫通した円形の貫通孔からなる直線状路１３を備えている。
【０００５】
エンドキャップ２Ｂは、図１２に示すように、ベアリングブロック２Ａとの当接面（裏面）に、転動体転動路１４とこれに平行な直線状路１３とを連通させる半ドーナッツ状の湾曲路１５を設けており、これら直線状路１３と両端の湾曲路１５とで、後述する転動体３を転動体転動路１４の終点から始点へ送る転動体戻し路１６を構成している。これら転動体転動路１４と転動体戻し路１６とで、転動体循環路が形成されており、この転動体循環路内に、例えば鋼球からなる多数の転動体３が装填されている。
【０００６】
そして、案内レール１に組みつけられたスライダ２を、案内レール１に沿って軸方向に移動させると、転動体転動路１４内に装填されている転動体３は、転動体転動路１４内を転動しつつ案内レール１に対してスライダ２と同方向に移動する。ここで、転動体３が転動体転動路１４の終点に達すると、転動体３は、エンドキャップ２Ｂに設けた転動体すくい上げ部１７の先端部１７ａに衝突し、転動体転動路１４からすくい上げられて湾曲路１５へ送られる。湾曲路１５に入った転動体３は、Ｕターンして直線状路１３に導入され、直線状路１３を通って反対側の湾曲路１５に至る。ここで再びＵターンして転動体転動路１４に戻り、このように、転動体３は、転動体転動路１４及び転動体戻し路１６からなる転動体循環路内の循環を無限に繰り返す。
【０００７】
ここで、図１３に示すように、門型形状のエンドキャップ２Ｂは、ベアリングブロック２Ａに対向する面側に、前述した湾曲路１５を形成するための４箇所の湾曲面２０が設けられている。すなわち、エンドキャップ２Ｂの袖部２１の案内レール１の側面に対向する側には、案内レール１に設けた４箇所の転動体転動溝１０に入り込む膨出部２２が設けられており、前述した４箇所の湾曲面２０は、膨出部２２側から袖部２１に渡って形成されている。
そして、湾曲面２０のうち膨出部２２側に形成されている湾曲面が、前述した転動体すくい上げ部１７となっている。なお、符号２４で示す部分は、転動体転動路１４に配置した転動体３を保持するための保持器（図示せず）の端部が係合する係合スリットである。
【特許文献１】特開２００３−１４８４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
エンドキャップ２Ｂの湾曲面２０を形成する際には、一般に、図１４に示すように切削部２６ａを包絡形状とした回転式のカッター２６を使用したような形状となっている。このカッター２６を使用して、図１５で示す膨出部２２から袖部１２の一部までの領域を平面視まゆ形の湾曲面２０となるように例えば切削加工し、膨出部２２側に転動体すくい上げ部１７を形成している。
ところで、上記のカッター２６を使用して湾曲面２０を形成すると、図１６及び図１７に示すように、転動体すくい上げ部１７の根元部に、鋭角をなして肉厚が薄い切り込み部２８が生じる。
【０００９】
このような切り込み部２８が生じると、転動体すくい上げ部１７の先端部１７ａに転動体３が衝突する際に、切り込み部２８に応力が集中し、図１８に示すように、切り込み部２８を起点とした亀裂等の損傷が湾曲面２０に発生してしまうおそれがある。このような現象は、直動案内装置が高速で駆動される場合に顕著となる。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、高速で駆動しても、転動体すくい上げ部の根元部への損傷が生じにくく、耐久性に優れた直動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の直動装置は、軸方向に転動体軌道面を設けた案内部材と、前記案内部材の転動体軌道面に対向する転動体軌道面を有し、前記両転動体軌道面の間に形成される転動体転動路内に配設された複数の転動体の転動を介して軸方向に移動可能に前記案内部材に支持された可動部材と、前記転動体を前記転動体転動路の終点から始点へ送って前記転動体を循環させる転動体戻し路と、前記転動体転動路の終点位置に対向するように前記可動部材から膨出している膨出部に設けられており、前記転動体転動路の終点に位置する前記転動体を前記転動体戻し路内に案内する転動体すくい上げ部と、を備える直動装置において、前記転動体すくい上げ部の根元部に、当該根元部に形成されている切り込み部を削除して円弧形状に湾曲したＲ部を設けている。
【００１１】
転動体すくい上げ部の根元部に切り込み部が生じたままであると、転動体すくい上げ部の先端部に転動体が衝突する際に、切り込み部に応力が集中し、切り込み部を起点とした亀裂等の損傷が発生してしまうおそれがある。
しかし、本発明に係る請求項１の直動装置は、根元部に、切り込み部を削除して円弧形状に湾曲するＲ部を設けているので、このＲ部への応力集中が緩和され、Ｒ部を起点とした亀裂等の損傷が抑制される。
ここで、請求項２記載の発明のように、Ｒ部の内周を、厚さ方向に平坦な面形状に形成すると、さらにＲ部への応力集中が緩和される。
また．請求項３記載の発明のように、Ｒ部の内周を、厚さ方向に凸状に湾曲した曲面形状に形成すると、根元部には鋭角部分が殆ど存在しなくなるので、さらにＲ部への応力集中が緩和される。
【００１２】
また、請求項４記載の発明のように、Ｒ部を、曲率半径が異なる複数の円弧形状が連続して湾曲した形状とし、Ｒ部を形成する前の根元部の厚さの薄い位置に、曲率半径の大きな円弧形状の第１Ｒ部を形成し、Ｒ部を形成する前の根元部の厚さの厚い位置に、曲率半径の小さな円弧形状の第２Ｒ部を形成すると、Ｒ部全体の応力分布が均等になるので、Ｒ部を起点とした亀裂等の損傷がさらに抑制される。
また、請求項５記載の発明のように、Ｒ部を、転動体すくい上げ部の根元部の前記可動部材から離れた位置で、且つ、前記転動体戻し路の底に達しない位置に形成すると、Ｒ部の厚さが厚くなるので、Ｒ部に発生する応力が小さくなる。
さらに、請求項６記載の発明のように、前記転動体の直径をＤ、前記Ｒ部の曲率半径をＲDとしたとき、両者の比を、ＲD／Ｄ≧０．０５に設定すると、Ｒ部への応力集中が小さくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の直動装置によると、転動体すくい上げ部の根元部に、切り込み部を削除して円弧形状に湾曲するＲ部を設けているので、このＲ部への応力集中が緩和されてＲ部を起点とした亀裂等の損傷を抑制することができる。したがって、高速で駆動しても損傷が生じにくく耐久性に優れた直動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る直動装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図１０から図１８で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
先ず、図１から図４を参照し、図１０で示した直動案内装置の構成部材として使用される第１実施形態のエンドキャップ２Ｂについて説明する。ここで、図１は、第１実施形態のエンドキャップ２Ｂを示す平面図であり、図２は、図１のII−II線矢視図であり、図３は、図２の二点鎖線丸印の内部を拡大した図であり、図４は、図１のIV−IV線矢視図である。
【００１５】
本実施形態では、図１に示すように、転動体すくい上げ部１７の根元部に、円弧状に湾曲したＲ部３０を形成している。すなわち、図３に示すように、Ｒ部３０は、湾曲面２０が延在する方向に単一の曲率半径Ｒで円弧状に湾曲しており、破線で示す転動体すくい上げ部１７を設けたときに生じた切り込み部２８を削り取っている。そして、このＲ部は、図４に示すように、厚さ方向に平坦な周面３０ａを設けることで肉厚が厚くなっている。
【００１６】
また、転動体３の直径をＤ、Ｒ部３０の曲率半径をＲDとすると、両者の比が、ＲD／Ｄ≧０．０５に設定されている。
上記構造のように、転動体すくい上げ部１７の根元部に円弧状に湾曲したＲ部３０を形成すると、転動体すくい上げ部１７の先端部１７ａに転動体３が衝突しても、肉厚を厚くして設けたＲ部３０への応力集中が緩和されるので、Ｒ部３０を起点とした亀裂等の損傷が湾曲面２０に発生するのが抑制される。
【００１７】
したがって、直動案内装置を高速で駆動しても、エンドキャップ２Ｂの損傷が生じにくい耐久性に優れた直動案内装置を得ることができる。
ここで、転動体３の直径Ｄに対するＲ部３０の曲率半径Ｒの比を、ＲD／Ｄ≧０．０５に設定した理由について、図５を参照して説明する。
図５は、Ｒ部３０の曲率半径と、転動体すくい上げ部１７の根元部に加わる応力との関係を示すものであり、横軸がＲ／Ｄであり、縦軸は応力比（転動体すくい上げ部１７を設けたときに生じる切り込み部２８に加わる応力を１とし、この値と曲率半径が変化したときの応力との比）である。図５から明らかなように、ＲD／Ｄが０．０５を下回る値になると、応力比が０．５以上の値となり、Ｒ部３０に応力が集中しやすいことがわかる。したがって、転動体すくい上げ部１７の根元部の形状に応じて、Ｒ部３０の曲率半径をできるだけ大きく設定することが好ましい。
【００１８】
次に、図６に示すものは、第２実施形態のエンドキャップ２Ｂの要部を示すものである。なお、図１から図４で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態のエンドキャップ２Ｂは、Ｒ部３０の周面３０ｂを、厚さ方向に凸状に湾曲した曲面形状の周面として形成している。このように、曲面形状の周面３０ｂを備えたＲ部３０としたことで、Ｒ部３０は、湾曲面２０が延在する方向及び厚さ方向にも鋭角な部分が存在しないので、転動体３の衝突による応力集中がさらに緩和される。
【００１９】
したがって、湾曲面２０が延在する方向及び厚さ方向にも鋭角な部分が存在しないＲ部３０となるので、転動体すくい上げ部１７の先端部１７ａに転動体３が衝突しても、Ｒ部３０を起点とした亀裂等の損傷が湾曲面２０に発生するのが抑制され、直動案内装置を高速で駆動しても、エンドキャップ２Ｂの損傷が生じにくい耐久性に優れた直動案内装置を得ることができる。
【００２０】
次に、図７に示すものは、第３実施形態のエンドキャップ２Ｂの要部を示すものである。
本実施形態のエンドキャップ２Ｂは、転動体すくい上げ部１７の根元部に、曲率半径が異なる複数の円弧形状が連続して湾曲しているＲ部３２を形成し、破線で示す転動体すくい上げ部１７を設けたときに生じた切り込み部２８を削り取っている。
【００２１】
すなわち、Ｒ部３２は、大きな曲率半径Ｒ２で凹状に湾曲している第1Ｒ部３２ａと、第1Ｒ部３２ａから転動体すくい上げ部１７側に連続して形成され、第1Ｒ部３２ａの曲率半径Ｒ２より小さな曲率半径Ｒ３（Ｒ３＜Ｒ２）で凹状に湾曲している第２Ｒ部３２ｂと、第1Ｒ部部３２ａから袖部２１側に連続して形成され、第２Ｒ部３２ｂと同様に曲率半径Ｒ３で凹状に湾曲している第３Ｒ部３２ｃとで構成されている。
【００２２】
切り込み部２８が存在している位置は、他の位置の根元部と比較して肉厚が薄い。この肉厚が薄い位置を大きな曲率半径Ｒ２として第１Ｒ部３２ａを設けたことで、Ｒ部３２全体の応力分布が均等になる。
したがって、転動体すくい上げ部１７の先端部１７ａに転動体３が衝突しても、複数の曲率半径（Ｒ２，Ｒ３）で円弧に湾曲し、肉厚を厚くしたＲ部３２への応力集中が緩和されるので、Ｒ部３２を起点とした亀裂等の損傷が湾曲面２０に発生するのが抑制され、直動案内装置を高速で駆動しても、エンドキャップ２Ｂの損傷が生じにくい耐久性に優れた直動案内装置を得ることができる。
【００２３】
ここで、図示しないが、図６で示した構成と同様に、本実施形態のＲ部３２の周面を、厚さ方向に凸状に湾曲した曲面形状の周面とすると、湾曲面２０が延在する方向及び厚さ方向にも鋭角な部分が全く存在せず、応力が集中しやすい部分が無くなる。このため、Ｒ部３２を起点とした亀裂等の損傷が湾曲面２０に発生するのを、さらに抑制することができる。
また、図８及び図９に示すものは、第４実施形態のエンドキャップ２Ｂの要部を示すものである。
【００２４】
本実施形態のエンドキャップ２Ｂは、転動体すくい上げ部１７の根元部に、単一の曲率半径Ｒ４で円弧状に湾曲したＲ部３４を形成している。このＲ部３４は、袖部２１側に寄った位置で形成され、破線で示す転動体すくい上げ部１７を設けたときに生じた切り込み部２８を削り取っている。
これにより、転動体すくい上げ部１７の先端部１７ａに転動体３が衝突しても、Ｒ部３４への応力集中が緩和されるので、Ｒ部３４を起点とした亀裂等の損傷が湾曲面２０に発生するのを抑制することができる。
また、本実施形態では、Ｒ部３４を袖部２１側に寄った位置で形成していることから、膨出部２２のＲ部３４の形成によって削り取られる部分が減少し、転動体３が衝突し続ける膨出部２２の剛性を確保することができるので、エンドキャップ２Ｂの損傷が生じにくい耐久性に優れた直動案内装置を得ることができる。
【００２５】
なお、第２実施形態で形成したＲ部３２の曲率半径、第３実施形態で形成したＲ部３２の曲率半径Ｒ２，Ｒ３の値及び第４実施形態で形成したＲ部３４の曲率半径Ｒ４の値は、図５を参照して説明したＲD／Ｄ≧０．０５となるように設定することが好ましい。
また、上述した第１実施形態から第４実施形態では直動案内装置について説明したが、他の直動装置として、ボールねじ，一軸アクチュエータ等があげられる。また、本発明における案内部材は、直動案内装置の場合には案内レールであるが、例えばボールねじの場合には、ねじ軸をそれぞれ意味する。また、本発明の可動部材とは、直動案内装置の場合にはスライダであるが、ボールねじの場合には、ナットをそれぞれ意味している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る直動案内装置のエンドキャップを示す平面図である。
【図２】図１のII−II線矢視図であり、本発明に係る第１実施形態の転動体すくい上げ部の根元部に形成したＲ部を示す図である。
【図３】図２の２点鎖線丸印で示した範囲内の第１実施形態のＲ部を示す拡大図である。
【図４】図１のIV−IV線矢視図である。
【図５】本発明に係る応力比と、ＲD／Ｄの関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係る第２実施形態のＲ部を示す図である。
【図７】本発明に係る第３実施形態のＲ部を示す図である。
【図８】本発明に係る第４実施形態のＲ部を示す図である。
【図９】図８の２点鎖線丸印で示した範囲内の第４実施形態のＲ部を示す拡大図である。
【図１０】直動装置としての直動案内装置を示す斜視図である。
【図１１】直動案内装置の構成部材であるベアリングブロックを示す平面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ線矢視図である。
【図１３】従来のエンドキャップを示す平面図である。
【図１４】エンドキャップに転動体戻し路用の湾曲路を形成するためのカッターを示す図である。
【図１５】カッターにより切削加工されるエンドキャップの領域を示す図である。
【図１６】図１３のＢ−Ｂ線矢視図であり、従来のエンドキャップに形成されている切欠き部を示す図である。
【図１７】図１６の２点鎖線丸印で示した範囲内の切欠き部を示す拡大図である。
【図１８】従来のエンドキャップに形成されている切欠き部によって亀裂が生じた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    案内レール（案内部材）
２  スライダ（可動部材）
２Ａ  ベアリングブロック（可動部材）
２Ｂ  エンドキャップ（可動部材）
１０  転動体転動溝（案内部材に設けた転動体軌道面）
１１  転動体転動溝（可動部材に設けた転動体軌道面）
１３  直線状路
１４  転動体転動路
１５  湾曲路
１６  転動体戻し路
１７  転動体すくい上げ部
２０  湾曲面（湾曲路を形成する面）
２１  エンドキャップの袖部
２２  膨出部
３０，３２，３４  Ｒ部
３０ａ，３０ｂ  Ｒ部の内周面
３２ａ  第１Ｒ部
３２ｂ  第２Ｒ部
３２ｃ  第３Ｒ部
Ｄ  転動体の直径
ＲD Ｒ部の曲率半径
Ｒ，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４  Ｒ部の曲率半径
【図１】
2005121163.tif 000003
【図２】
2005121163.tif 000004
【図３】
2005121163.tif 000005
【図４】
2005121163.tif 000006
【図５】
2005121163.tif 000007
【図６】
2005121163.tif 000008
【図７】
2005121163.tif 000009
【図８】
2005121163.tif 000010
【図９】
2005121163.tif 000011
【図１０】
2005121163.tif 000012
【図１１】
2005121163.tif 000013
【図１２】
2005121163.tif 000014
【図１３】
2005121163.tif 000015
【図１４】
2005121163.tif 000016
【図１５】
2005121163.tif 000017
【図１６】
2005121163.tif 000018
【図１７】
2005121163.tif 000019
【図１８】
2005121163.tif 000020